基于軟件鎖相環(huán)的pwm整流器裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于軟件鎖相環(huán)的PWM整流器裝置，其包括：坐標(biāo)變換以獲得計(jì)算電網(wǎng)電壓預(yù)估頻率以及電網(wǎng)電壓預(yù)估相位角；電壓檢測模塊；與前述電壓檢測模塊相連接的電壓環(huán)PID控制器；電流檢測模塊；與前述電流檢測模塊相連接的電流坐標(biāo)變換模塊；分別與前述電壓環(huán)PID控制器、前述電流坐標(biāo)變換模塊相連接的電流環(huán)PID控制器，該電流環(huán)PID控制器用于對兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流信號進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，得到對應(yīng)的兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下的兩相電壓；與前述電流環(huán)PID控制器相連接的電壓坐標(biāo)變換模塊；以及與前述電壓坐標(biāo)變換模塊相連接的SVPWM模塊，輸出對應(yīng)的PWM控制信號。本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中整流器控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性能不佳、易受干擾等技術(shù)問題。
【專利說明】
基于軟件鎖相環(huán)的PWM整流器裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電力電子控制技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是涉及一種基于軟件鎖相環(huán)的PWM 整流器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，PffM整流器技術(shù)已日趨成熟。由于常規(guī)整流環(huán)節(jié)廣泛采 用了二極管不可控整流電路或晶閘管翔空整流電路，因而對電網(wǎng)注入了大量諧波及無功功 率，降低了功率因數(shù)，造成了嚴(yán)重的電網(wǎng)污染。為解決諧波和功率因數(shù)下降問題，整流技術(shù) 受到了學(xué)術(shù)界的關(guān)注，并開展大量的研究工作。在整流裝置中采用PWM整流技術(shù)不僅可以解 決電能雙向流動，實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)的正弦波電流控制，提高直流電壓的穩(wěn)定度，改善傳動 系統(tǒng)性能，而且可以減小儲能電容容量，提高可靠性和快速的電流響應(yīng)等。在PWM整流器的 控制模型中，電網(wǎng)相電壓的相位信息是系統(tǒng)控制的重要變量，相位信息決定了PWM整流器是 否能夠以單位功率因數(shù)整流和逆變并網(wǎng)。而目前在工業(yè)應(yīng)用中的相位檢測裝置多采用模擬 的方式，功能單一、不能根據(jù)復(fù)雜的需求進(jìn)行更改，模擬電路在電磁環(huán)境較差，輸入信號含 有大量諧波時(shí)易受到干擾影響控制器正常工作，因此，設(shè)計(jì)一種精確可靠的電網(wǎng)相電壓檢 測方法是非常重要的。
[0003] 現(xiàn)有網(wǎng)相電壓檢測方法多采用過零鑒相法，其是一種較為簡單的開環(huán)鎖相方法， 其基本原理是通過實(shí)時(shí)檢測電網(wǎng)電壓的過零點(diǎn)和頻率信息來跟蹤電網(wǎng)電壓的相位，進(jìn)而實(shí) 現(xiàn)鎖相。當(dāng)電網(wǎng)電壓經(jīng)過電壓互感器處理后，經(jīng)過過零檢測電路實(shí)時(shí)檢測電壓過零點(diǎn)，并分 別在電壓正、負(fù)半周及正、負(fù)過零點(diǎn)發(fā)出正方波和正脈沖信號，提供給CPU作為電網(wǎng)電壓的 同步基準(zhǔn)信號，使系統(tǒng)實(shí)時(shí)跟蹤電網(wǎng)電壓頻率的變化。這種方法的原理和結(jié)構(gòu)都比較簡單， 但由于電網(wǎng)電壓每個(gè)周期只有兩個(gè)過零點(diǎn)，這就限制了鎖相環(huán)的鎖相速度，而且電網(wǎng)電壓 本身的畸變以及檢測電路中的各種干擾信號可能會使得過零點(diǎn)難以準(zhǔn)確地被檢測，甚至在 過零點(diǎn)處導(dǎo)致過零信號的震蕩。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是要提供一種基于軟件鎖相環(huán)的PWM整 流器裝置，該裝置能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中整流器控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性能不佳、易受干擾等技術(shù)問 題。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案：
[0006] -種基于軟件鎖相環(huán)的PffM整流器裝置，其特征在于，包括：
[0007] 軟件鎖相環(huán)模塊，對電網(wǎng)三相電壓采樣，對三相電壓采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)變換以獲 得計(jì)算電網(wǎng)電壓預(yù)估頻率以及電網(wǎng)電壓預(yù)估相位角;前述電網(wǎng)電壓預(yù)估相位角同時(shí)被作為 電流坐標(biāo)變換模塊提供所需的相位角度，被用于電網(wǎng)電壓相位角旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換計(jì)算，以構(gòu) 成閉環(huán)反饋；
[0008] 電壓檢測模塊，該電壓檢測模塊用于檢測電網(wǎng)直流母線電壓信號；
[0009] 與前述電壓檢測模塊相連接的電壓環(huán)PID控制器，該電壓環(huán)PID控制器用于對前述 直流母線電壓信號進(jìn)行PID閉環(huán)調(diào)節(jié)，以得到電流環(huán)PID控制器進(jìn)行PID調(diào)節(jié)所需的電流控 制目標(biāo)值；
[0010] 電流檢測模塊，該電流檢測模塊用于檢測電網(wǎng)來自電流傳感器的網(wǎng)側(cè)三相電流信 號；
[0011] 與前述電流檢測模塊相連接的電流坐標(biāo)變換模塊，該電流坐標(biāo)變換模塊用于基于 所述電網(wǎng)電壓預(yù)估相位角，將前述網(wǎng)側(cè)三相電流信號從三相靜止abc坐標(biāo)系變換到兩相旋 轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系；
[0012] 分別與前述電壓環(huán)PID控制器、前述電流坐標(biāo)變換模塊相連接的電流環(huán)PID控制 器，該電流環(huán)PID控制器用于對兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下的電流信號進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，得到對應(yīng)的 兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下的兩相電壓；
[0013] 與前述電流環(huán)PID控制器相連接的電壓坐標(biāo)變換模塊，該電壓坐標(biāo)變換模塊用于 將前述兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下的兩相電壓經(jīng)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換后得到兩相靜止αβ坐標(biāo)系下的兩 相電壓值；
[0014] 以及與前述電壓坐標(biāo)變換模塊相連接的SVPWM模塊，用于基于前述兩相靜止αβ坐 標(biāo)系下的兩相電壓值，輸出對應(yīng)的PWM控制信號。
[0015] 進(jìn)一步的，作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案 [0016]前述軟件鎖相環(huán)模塊包括：
[0017]三相電壓采樣子模塊，該三相電壓采樣子模塊用于對電網(wǎng)三相電壓進(jìn)行采樣； [0018]與前述三相電壓米樣子模塊相連接的坐標(biāo)變換子模塊，該坐標(biāo)變換子模塊用于對 三相電壓采樣子模塊的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行Clarke變換，以得到對應(yīng)的兩相坐標(biāo)系下電壓分量 Ua、Ufi，隨后進(jìn)行Park變換，以得到對應(yīng)的兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下的電壓分量Ud、Uq;
[0019] 與前述坐標(biāo)變換子模塊相連接的軟件鎖相環(huán)PI控制器，該軟件鎖相環(huán)PI控制子模 塊用于調(diào)節(jié)電壓分量Ud、Uq并計(jì)算對應(yīng)的電網(wǎng)電壓頻率；
[0020] 與前述軟件鎖相環(huán)PI控制器相連接的積分計(jì)算子模塊，該積分計(jì)算子模塊用于對 電網(wǎng)電壓頻率進(jìn)行積分計(jì)算以得到對應(yīng)的電網(wǎng)電壓相位角。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：
[0022] 本發(fā)明在主流電壓型Pmi整流技術(shù)的基礎(chǔ)上，引入基于軟件鎖相環(huán)技術(shù)的相位檢 測方法，相對于傳統(tǒng)過零鑒相方法，軟件鎖相環(huán)方法有效地抑制了過零抖動和偏置問題，為 PffM整流器裝置提供更加精確、穩(wěn)定的電網(wǎng)電壓相位信號，提高了PffM整流器裝置功率因數(shù) 等方面的整體性能；同時(shí)，能夠有效抑制電網(wǎng)諧波和電磁干擾對相位檢測的影響，可有效提 高PWM整流器的可靠性；因此可以說本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用在對PLL響應(yīng)速度有較高要求的場 合，如有源濾波、UPS不間斷電源、變頻調(diào)速驅(qū)動以及可再生能源發(fā)電領(lǐng)域等眾多領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0023] 圖1為同步坐標(biāo)系下軟件鎖相環(huán)矢量圖；
[0024]圖2為軟件鎖相環(huán)控制結(jié)構(gòu)原理圖；
[0025] 圖3為軟件鎖相環(huán)算法部分程序流程圖；
[0026] 圖4為本發(fā)明實(shí)例-三相電壓型PffM整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖5為本發(fā)明實(shí)例-三相電壓型P麗整流器P麗整流控制方法原理框圖；
[0028]圖6為本發(fā)明-基于軟件鎖相環(huán)的P麗整流器裝置結(jié)構(gòu)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明進(jìn) 行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0030] 本發(fā)明結(jié)合三相PWM整流器空間矢量解耦控制算法，實(shí)現(xiàn)了將同步坐標(biāo)系軟件鎖 相環(huán)技術(shù)應(yīng)用在三相PWM整流器控制系統(tǒng)中，即本發(fā)明所述的PWM整流裝置以三相PWM整流 器矢量控制技術(shù)為基礎(chǔ)，通過采用電壓控制外環(huán)和電流控制內(nèi)環(huán)組成的雙閉環(huán)控制，其中 電壓控制外環(huán)的作用是根據(jù)直流電壓Vd。的大小決定三相PWM整流器輸出功率的大小和方 向，電流控制內(nèi)環(huán)的作用是使三相PWM整流器的實(shí)際輸入電流能夠跟蹤電流給定，實(shí)現(xiàn)單位 功率因數(shù)或功率因數(shù)可變;但是電壓/電流雙閉環(huán)控制的前提是獲得準(zhǔn)確的電網(wǎng)電壓的相 位信息，而軟件鎖相環(huán)則可以精確計(jì)算電網(wǎng)電壓的相位信息，因此軟件鎖相環(huán)應(yīng)用在PWM整 流裝置中可滿足其控制需求。
[0031] 基于上述設(shè)計(jì)原理，如圖6，下述以同步坐標(biāo)系軟件鎖相環(huán)為例對本發(fā)明所述基于 軟件鎖相環(huán)的PWM整流器裝置進(jìn)行說明，具體的其包括：
[0032] (1)軟件鎖相環(huán)模塊，對電網(wǎng)三相電壓采樣，對三相電壓采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)變換以 獲得計(jì)算電網(wǎng)電壓預(yù)估頻率以及電網(wǎng)電壓預(yù)估相位角;前述電網(wǎng)電壓預(yù)估相位角同時(shí)被作 為電流坐標(biāo)變換模塊提供所需的相位角度，被用于電網(wǎng)電壓相位角旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換計(jì)算，以 構(gòu)成閉環(huán)反饋；如當(dāng)電網(wǎng)電壓平衡時(shí)，電網(wǎng)電壓只存在正序分量，此時(shí)，兩相靜止邱坐標(biāo)系 和同步dq坐標(biāo)系中的實(shí)際電壓矢量和鎖相環(huán)輸出電壓矢量位置如圖1所示，圖中實(shí)際電壓 矢量以同步坐標(biāo)系中的d軸定向，當(dāng)軟件鎖相環(huán)處于準(zhǔn)確鎖相時(shí)，軟件鎖相環(huán)電壓計(jì)算矢量 UspIi和實(shí)際電壓Us應(yīng)該是完全重合的，即θ1 = θ〇;當(dāng)電網(wǎng)電壓相位處于突變瞬間時(shí)，電壓矢 量Uspll和Us位置必將產(chǎn)生差異，因此需采用電壓/電流雙閉環(huán)控制以保證鎖相環(huán)的輸出滿足 θ?=θ〇；
[0033]前述軟件鎖相環(huán)模塊包括：
[0034]三相電壓采樣子模塊，該三相電壓采樣子模塊用于對電網(wǎng)三相電壓進(jìn)行AD采樣； [0035]與前述三相電壓米樣子模塊相連接的坐標(biāo)變換子模塊，該坐標(biāo)變換子模塊用于對 三相電壓采樣子模塊的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行Clarke變換，以得到對應(yīng)的兩相αβ坐標(biāo)系下電壓分量 Ua、Ufi，隨后進(jìn)行Park變換，以得到對應(yīng)的兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下的電壓分量Ud、Uq;
[0036] 與前述坐標(biāo)變換子模塊相連接的軟件鎖相環(huán)PID控制器，該軟件鎖相環(huán)PID控制子 模塊用于調(diào)節(jié)電壓分量Ud、Uq并計(jì)算對應(yīng)的電網(wǎng)電壓預(yù)估頻率；
[0037] 與前述軟件鎖相環(huán)PID控制器相連接的積分計(jì)算子模塊，該積分計(jì)算子模塊用于 對電網(wǎng)電壓頻率進(jìn)行積分計(jì)算以得到對應(yīng)的電網(wǎng)電壓預(yù)估相位角。
[0038]例如，設(shè)定三相電網(wǎng)電壓在電網(wǎng)平衡時(shí)，三相電網(wǎng)電壓有效值分別可表示為
[0039] V11 = Cos(Wjif)
[0040] Vi = 4lV -2π !3,)
[0041 ] Vc = 42V CosimlI - Απ I?)
[0042] 其中，V統(tǒng)一表不為電網(wǎng)電壓的有效值，《:統(tǒng)一表不電網(wǎng)電壓角頻率；
[0043] 前述坐標(biāo)變換子模塊首先將三相電網(wǎng)電壓采樣數(shù)據(jù)由三相靜止abc坐標(biāo)系變換到 兩相靜止αβ坐標(biāo)系，再將兩相靜止αβ坐標(biāo)系變換到同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系，可以分別得到兩相 靜止αβ坐標(biāo)系下電網(wǎng)電壓的αβ分量的表達(dá)式以及同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系電網(wǎng)電壓的dq分量的 表達(dá)式
[0044]
[0045]
[0046]其中，Q1統(tǒng)一表不為電網(wǎng)電壓矢量的實(shí)際角度，θ〇統(tǒng)一表不為軟件鎖相環(huán)模塊輸出 的電網(wǎng)電壓預(yù)估相位角，
[0047] 有公式(1)、（2)計(jì)算，得到同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下電網(wǎng)電壓的dq分量的表達(dá)式，
[0048]
[0049] 其中，ω〇 軟件鎖相環(huán)模塊輸出的電網(wǎng)電壓預(yù)估頻率，電網(wǎng)電壓矢量實(shí) 際相角和網(wǎng)電壓預(yù)估相位角的初始相位差；
[0050] 上述過程如圖2-圖3,其中，圖中3S-2S表示三相靜止abc坐標(biāo)系到兩相αβ坐標(biāo)系的 變換過程;2s_2r表示兩相靜止αβ坐標(biāo)系到同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系的變換過程；ω*表示三相電 壓的額定角頻率；ω 〇表示軟件鎖相環(huán)模塊的輸出角頻率即電網(wǎng)電壓預(yù)估頻率;mod表示軟 件鎖相環(huán)模塊電網(wǎng)電壓預(yù)估相位角Θ以231為周期輸出；采用這種變換的優(yōu)勢在于能將三相 靜止abc坐標(biāo)系中的正弦量變換成兩相同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系中的直流量;在兩相同步旋轉(zhuǎn)dq 坐標(biāo)系中，根據(jù)鎖相環(huán)工作的基本性能要求，即必須使矢量Uspll和仏完全重合才能實(shí)現(xiàn)相位 鎖定，顯然只要通過閉環(huán)控制，使u q = 0即可實(shí)現(xiàn)鎖相；而實(shí)際上，在圖2中所示的軟件鎖相 環(huán)結(jié)構(gòu)中，將uq輸入PI調(diào)節(jié)器，當(dāng)頻率鎖定時(shí)，u q必為一直流量，由于PI調(diào)節(jié)器具有直流無靜 差調(diào)節(jié)特性，因此通過對uq的PI調(diào)節(jié)，即可使u q趨于零，從而實(shí)現(xiàn)鎖相。即可以將PI調(diào)節(jié)器的 輸出與實(shí)際電網(wǎng)額定頻率疊加以獲得鎖相環(huán)的輸出頻率。由于uq = 0,因此它不會受輸入電 壓幅值波動的影響，同時(shí)，由于整個(gè)軟件鎖相環(huán)過程存在兩個(gè)積分環(huán)節(jié)，因此，對電網(wǎng)電壓 中的高頻諧波有很強(qiáng)的抑制作用。并且，只要選取合適的系統(tǒng)參數(shù)，就可以同時(shí)保證較好的 準(zhǔn)確度和快速性。
[0051] (2)電壓檢測模塊，該電壓檢測模塊用于檢測電網(wǎng)直流母線電壓信號；
[0052] (3)與前述電壓檢測模塊相連接的電壓環(huán)PID控制器，該電壓環(huán)PID控制器用于對 前述直流母線電壓信號進(jìn)行PID閉環(huán)調(diào)節(jié)，以得到電流環(huán)PID控制器進(jìn)行PID調(diào)節(jié)所需的電 流控制目標(biāo)值；
[0053] (4)電流檢測模塊，該電流檢測模塊用于檢測電網(wǎng)來自電流傳感器的網(wǎng)側(cè)三相電 流ig號；
[0054] (5)與前述電流檢測模塊相連接的電流坐標(biāo)變換模塊，該電流坐標(biāo)變換模塊用于 基于所述電網(wǎng)電壓預(yù)估相位角，將前述網(wǎng)側(cè)三相電流信號從三相靜止abc坐標(biāo)系變換到兩 相旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系；
[0055] (6)分別與前述電壓環(huán)PID控制器、前述電流坐標(biāo)變換模塊相連接的電流環(huán)PID控 制器，該電流環(huán)PID控制器用于對兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下的電流信號進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，得到對應(yīng) 的兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下的兩相電壓；
[0056] (7)與前述電流環(huán)PID控制器相連接的電壓坐標(biāo)變換模塊，該電壓坐標(biāo)變換模塊用 于將前述兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下的兩相電壓經(jīng)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換后得到兩相靜止αβ坐標(biāo)系下的 兩相電壓值；
[0057] (8)以及與前述電壓坐標(biāo)變換模塊相連接的SVPWM模塊，用于基于前述兩相靜止αβ 坐標(biāo)系下的兩相電壓值，輸出對應(yīng)的PWM控制信號。
[0058]下述以具體實(shí)施例對本發(fā)明所述技術(shù)內(nèi)容作以說明：
[0059]首先為了簡化分析，如圖4-圖5所示，假設(shè)ea，eb，ec為三相平衡的純正弦波電動勢， 網(wǎng)側(cè)濾波電感L是線性的，且不考慮飽和，R為線路內(nèi)阻與開關(guān)管的等效電阻，C為直流側(cè)濾 波電容，Rl為直流側(cè)負(fù)載電阻；同時(shí)定義邏輯開關(guān)函數(shù)Sk(K = a，b，c)
[0060]根據(jù)電路拓?fù)淇梢缘贸鱿铝泄?br>[0061：
[0062:
[0063:
[0064：
[0065：
[0066]這種VSR-般數(shù)學(xué)模型具有物理意義清晰、直觀的特點(diǎn)。但在這種數(shù)學(xué)模型中，VSR 交流側(cè)均為時(shí)變交流量，不利于控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
[0067]因此可采用本發(fā)明所述系統(tǒng)的軟件鎖相環(huán)模塊，通過坐標(biāo)變換將三相對稱靜止坐 標(biāo)系(abc)轉(zhuǎn)換成以電網(wǎng)基波頻率同步旋轉(zhuǎn)的(dq)坐標(biāo)系;轉(zhuǎn)換后三相PffM整流器方程為：
[0068:
[0069：
[0070:
[0071]式中，ed，eq為電網(wǎng)電動勢矢量Edq的d、q分量;id，iq為交流側(cè)電流矢量的d、q分量； 經(jīng)上述坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換后，三相對稱靜止坐標(biāo)系中的基波正弦變量將轉(zhuǎn)化成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 中的直流變量，從而簡化了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；
[0072]因此采用本發(fā)明所述技術(shù)方案的三相電壓型PWM整流器在dq坐標(biāo)系中可以描述 為：
[0073]
[0074]
[0075]式中，Vd，Vq是交流側(cè)電壓矢量V的d，q分量；
[0076] 設(shè)dq坐標(biāo)系中d軸與電網(wǎng)電動勢矢量Edq重合，則電網(wǎng)電動勢矢量q軸分量eq = 0;
[0077] 而從dq模型方程式可看出，由于dq軸變量相互耦合，因此在控制上存在一定困難； 而所述軟件鎖相環(huán)模塊所采用前饋解耦的控制策略可以較好的解決這個(gè)問題，具體的，當(dāng) 調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器時(shí)，則 <，以的控制方程如下
[0078]
[0079]
[0080] 式中，Kip，Kn為比例調(diào)節(jié)增益和積分調(diào)節(jié)增益；^端為iq，id電流指令值。這種電 流前饋控制算法實(shí)現(xiàn)了 iq，id的解耦控制，并且通過PI調(diào)節(jié)運(yùn)算獲得了三相電壓型PffM整流 器交流側(cè)電壓矢量。
[0081] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于軟件鎖相環(huán)的PffM整流器裝置，其特征在于，包括： 軟件鎖相環(huán)模塊，對電網(wǎng)三相電壓采樣，對三相電壓采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)變換以獲得計(jì) 算電網(wǎng)電壓預(yù)估頻率以及電網(wǎng)電壓預(yù)估相位角； 電壓檢測模塊，該電壓檢測模塊用于檢測電網(wǎng)直流母線電壓信號； 與前述電壓檢測模塊相連接的電壓環(huán)PID控制器，該電壓環(huán)PID控制器用于對前述直流 母線電壓信號進(jìn)行PID閉環(huán)調(diào)節(jié)，以得到電流環(huán)PID控制器進(jìn)行PID調(diào)節(jié)所需的電流控制目 標(biāo)值； 電流檢測模塊，該電流檢測模塊用于檢測電網(wǎng)來自電流傳感器的網(wǎng)側(cè)三相電流信號； 與前述電流檢測模塊相連接的電流坐標(biāo)變換模塊，該電流坐標(biāo)變換模塊用于基于所述 電網(wǎng)電壓預(yù)估相位角，將前述網(wǎng)側(cè)三相電流信號從三相靜止abc坐標(biāo)系變換到兩相旋轉(zhuǎn)dq 坐標(biāo)系； 分別與前述電壓環(huán)PID控制器、前述電流坐標(biāo)變換模塊相連接的電流環(huán)PID控制器，該 電流環(huán)PID控制器用于對兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流信號進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，得到對應(yīng)的兩相旋轉(zhuǎn) dq坐標(biāo)系下的兩相電壓； 與前述電流環(huán)PID控制器相連接的電壓坐標(biāo)變換模塊，該電壓坐標(biāo)變換模塊用于將前 述兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下的兩相電壓經(jīng)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換后得到兩相靜止αβ坐標(biāo)系下的兩相電 壓值； 以及與前述電壓坐標(biāo)變換模塊相連接的SVPmi模塊，用于基于前述兩相靜止坐標(biāo)系下 的兩相電壓值，輸出對應(yīng)的PWM控制信號。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于軟件鎖相環(huán)的PffM整流器裝置，其特征在于： 前述軟件鎖相環(huán)模塊包括： 三相電壓采樣子模塊，該三相電壓采樣子模塊用于對電網(wǎng)三相電壓進(jìn)行采樣； 與前述三相電壓米樣子模塊相連接的坐標(biāo)變換子模塊，該坐標(biāo)變換子模塊用于對三相 電壓采樣子模塊的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行Clarke變換，以得到對應(yīng)的兩相靜止αβ坐標(biāo)系下電壓分量 U。、電壓分量Ue，隨后進(jìn)行Park變換，以得到對應(yīng)的兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下的電壓分量Ud、電壓 分量Uq; 與前述坐標(biāo)變換子模塊相連接的軟件鎖相環(huán)PI控制器，該軟件鎖相環(huán)PI控制子模塊用 于調(diào)節(jié)電壓分量Ud、電壓分量Uq并計(jì)算對應(yīng)的電網(wǎng)電壓預(yù)估頻率； 與前述軟件鎖相環(huán)PI控制器相連接的積分計(jì)算子模塊，該積分計(jì)算子模塊用于對電網(wǎng) 電壓頻率進(jìn)行積分計(jì)算以得到對應(yīng)的電網(wǎng)電壓預(yù)估相位角。
【文檔編號】H02M7/72GK105915098SQ201610374516
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】王慶朋, 金蒙, 李文慶, 商懷昊, 孫振, 李作慶
【申請人】科德數(shù)控股份有限公司